一种船舶自动巡检方法与流程

1.本发明属于船舶设计及施工领域，具体涉及船舶在建造好后，对船舶整体进行自动巡检的方法。


背景技术：

2.船舶在建造后交付之前，需要检验航行灯的光照角度范围满足国际海事组织imo的航行避碰公约要求并向船东和船级社进行报验。船舶运营后需要定期对船体结构/腐蚀情况、油漆破损情况进行巡检。船舶遭遇事故后发生溢油、人员或货物、物品落水后也需要进行及时的检查。
3.当前只能靠拖轮或小艇围绕母船进行肉眼观测，过程费时费力不准确，如使用拖轮费用很高，也影响船舶交验的周期。因此亟需研究出一种简单、方便、安全并且执行成本低的巡检方法来完成船舶的自动巡检作业。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种船舶自动巡检方法，旨在达到无需使用拖轮或小艇，即可对船舶整体外观或内部进行检测的目的，其所采用的技术方案是：
5.一种船舶自动巡检方法，被测船舶设置有差分dgps传感器、电罗经传感器、移动rtk基站，无人机带有的rtk模块与移动rtk基站相配合。
6.具体操作步骤如下：
7.s1：以差分dgps传感器的天线安装位置为坐标原点，沿地球纬度方向为x轴，地球经度方向为y轴，与海面垂直方向为z轴，形成三维坐标系；将被测船舶信息、被测船舶gps定位、被测船舶罗经航向角、无人机定位、巡检对象位置定位输入工作站中，在三维坐标系内形成被测船舶轮廓外形、巡检对象坐标。
8.其中，被测船舶信息、差分dgps传感器的天线安装位置、巡检对象位置可通过船舶总布置结构图纸获取，坐标原点的经纬度和海拔数据可通过差分dgps传感器获取，差分dgps传感器的定位精度为亚米级，被测船舶罗经航向角可通过电罗经或磁罗经传感器获取，无人机的经纬度和海拔数据来自于无人机搭载的rtk模块,与移动rtk基站相配获取，rtk模块与移动rtk基站相配合可以实现厘米级的定位。
9.设定差分dgps传感器的天线安装位置为坐标原点(0,0,0)，船载差分dgps传感器可提供坐标原点的经纬度和海拔信息(lng1,lat1，alt1)，沿地球纬度方向为x轴，地球经度方向为y轴，与海面垂直方向为z轴。巡检对象与dgps传感器天线的相对位置信息可从船舶总布置结构图纸上等比例换算获得，从而获得巡检对象的坐标(x1,y1,z1)。无人机携带rtk模块可提供经纬度和海拔信息(lng2,lat2，alt2)，通过做经纬度对大地坐标系转换从而获得无人机坐标(x3,y3,z3)。通过罗经航向角与地球经线(即坐标系的y轴)的换算可得到被测船舶轮廓外形在坐标系中的指向角a
°
。基于上述数值，构建好包括被测船舶、无人机、巡检对象的三维坐标系。
10.s2：在三维坐标系中指定无人机起飞点坐标q，根据巡检对象指定巡检点，巡检点距离被测船舶轮廓外形的最近距离是l，根据巡检点及距离l绘制包络线a，包络线a距离被测船舶轮廓外形的距离是l，无人机自q点起飞后进入包络线a中的一点b，自b点沿包络线a飞至巡检点处。根据巡检点及距离l，手动绘制包络线a，包络线a将选件对象、被测船舶轮廓外形都包含在其内部。
11.s3：无人机在巡检点时，利用飞控器进行飞行姿态调整、混合传感器进行巡检作业，将巡检作业得到的数据传送给工作站。巡检作业得到的数据是照片或影像，将得到的照片或影像传送回工作站，工作人员通过在工作站中观看照片或影像即可对巡检对象进行检测。
12.s4：无人机对巡检对象检测完成后，自巡检点飞回至b点，再经b点降落至起飞点q。
13.上述一种船舶自动巡检方法，更进一步地，巡检对象可以是一个或多个，每个巡检对象对应一个巡检点，多个巡检点均位于包络线a上。
14.上述一种船舶自动巡检方法，更进一步地，混合传感器包括广角相机、激光测距仪、红外镜头、变焦相机。
15.上述一种船舶自动巡检方法，更进一步地，被测船舶信息包括被测船舶的总长、型宽、型深、吃水、型线。
16.上述一种船舶自动巡检方法，更进一步地，飞行姿态调整包括上升、下降、旋转、侧飞。
17.上述一种船舶自动巡检方法，更进一步地，混合传感器进行巡检作业包括激光测距、照相、录像。
18.上述一种船舶自动巡检方法，更进一步地，无人机飞行高度与巡检对象高度相同。
19.上述一种船舶自动巡检方法，更进一步地，l不小于500米。
20.上述一种船舶自动巡检方法，更进一步地，当有多个巡检对象时，无人机依次飞往各个巡检点进行巡检，每飞往下一个巡检点前，需将无人机高度调整至与下一巡检点高度相同。
21.上述一种船舶自动巡检方法，更进一步地，电罗经传感器可以换成磁罗经传感器。
22.发明的这种方法可以对航行灯角度测量、船体结构变形或腐蚀情况、油漆破损情况、船体是否溢油、人员或货物或物品落水情况进行检测。取消了使用拖轮或小船进行船舶外部或内部的检测，节省了大量成本，更加安全、精准；本发明通过无人机观察船舶内部或外部的各种情况更加准确和方便，使船舶外部或内部检测变得非常简单。
附图说明
23.图1是本发明三维坐标系俯视图；
24.图2是本发明三维坐标系侧视图；
25.图3是采用本发明对被测船舶各巡检对象进行检测的示意图。
具体实施方式
26.结合附图对本发明做进一步说明。
27.一种船舶自动巡检方法，有停泊状态下的被测船舶，被测船舶上设置有差分dgps
传感器、电罗经传感器、移动rtk基站，无人机带有的rtk模块与移动rtk基站相配合使用。通过船舶总布置结构图纸获取差分dgps传感器的天线安装位置、巡检对象位置、被测船舶的总长及型宽及型深及吃水及型线信息，并将上述信息输入至工作站。差分dgps传感器的天线安装位置为坐标原点，沿地球纬度方向为x轴，地球经度方向为y轴，与海面垂直方向为z轴，形成三维坐标系(如图1、2所示)。
28.自定义无人机起飞点q及巡检点，在三维坐标系中，与巡检对象相对应的位置设置为巡检点，根据巡检点及被测船舶轮廓外形设置包络线a，巡检点距离被测船舶轮廓外形最近的距离l作为包络线a距离被测船舶轮廓外形的距离。
29.如图3所示，图中点c、点d均是巡检点，分别对应巡检对象1和巡检对象2，无人机自q点起飞后进入包络线a中的一点b，自b点沿包络线a飞至巡检点c处，此时无人机的高度与巡检对象1的高度相同，对巡检对象1进行拍照、录像，并将照片及影像传送回工作站。在对巡检对象1巡检完毕后，调整无人机高度，将无人机高度调整至与巡检对象2的高度相同，对巡检对象2进行巡检，在巡检过程中，无人机会上升或下降或翻转来调节镜头，对巡检对象2进行拍照或录像，无人机的上升或下降或翻转可通过人工操作，也可自动执行，对巡检对象2检测后将照片或影像发送回工作站。无人机从检查点d飞回至b点，再经由b点降落回被测船舶上。
30.发明的这种方法可以对航行灯角度测量、船体结构变形或腐蚀情况、油漆破损情况、船体是否溢油、人员或货物或物品落水情况进行检测。取消了使用拖轮或小船进行船舶外部或内部的检测，节省了大量成本，更加安全、精准；本发明通过无人机观察船舶内部或外部的各种情况更加准确和方便，使船舶外部或内部检测变得非常简单。